组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:137 题号:21444560
我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术是科学研究的热点问题。实现碳达峰、碳中和目标的有效方式之一是CO2加氢生产甲醇(CH3OH),反应体系中发生如下反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   ∆H1=-90.77kJ/mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ∆H2=+41.21kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ∆H3
(1)∆H3=___________kJ/mol;反应ⅰ、ⅱ、ⅲ在不同温度下对应的平衡常数如图1所示,220℃时,反应ⅰ的平衡常数K=8.1×10-3,则220℃时,反应ⅲ的平衡常数K=___________

(2)在催化剂作用下,往容积为2L的刚性容器中通入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择性【甲醇的选择性=】如图2所示。

①在T℃时,若仅发生反应ⅲ,下列说法能证明反应ⅲ达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.容器内二氧化碳与水的物质的量之比不再改变
C.容器内总压强不再改变
D.碳原子数目不再改变
②甲醇的选择性随温度的升高而降低的原因可能是___________;T℃下反应ⅱ的平衡常数K=___________(保留小数点后3位)。
(3)在In2O3表面可以实现CO2加氢合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ∆H3,反应历程如图3,下列说法正确的是___________(填标号)。
A.In2O3能提高CO2的平衡转化率B.反应过程中,CO2发生了还原反应
C.In2O3会使|∆H3|的数值减小D.In2O3提高了活化分子百分数

(4)利用光电催化原理,由CO2和H2O也可制备CH3OH,装置如图4所示,不同催化剂下生成CH3OH的法拉第效率与电极电势的关系如图5所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比)。

①为了保证生成甲醇的法拉第效率在较高水平,最合适的电势及最佳催化剂是___________
②写出光电催化装置图中右侧的电极反应式:___________

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【推荐1】乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氢具有重要意义:
反应I(热裂解):CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)△H1
反应II(脱羧基):CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)△H2

(1)△H1=___________kJ/mol (用有关E的代数式表示);
(2)为提高H2的平衡产率,应选择的压强条件是_________(填“高压”或“常压”);
(3)在不同温度下,向密闭容器中充入等量醋酸蒸汽,反应相同时间后,测得各气体的产率与温度的关系如图:

①约650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是;________________________________
②约650℃之后,随着温度升高后,氢气产率高于甲烷的原因是:___________;(填编号)
a.反应II速率减慢
b.反应I速率加快的程度比反应II大
c.反应I正向移动,而反应II逆向移动
d.反应I正向移动的程度大于反应II正向移动的程度
③根据图像分析,该容器中一定发生了另外的副反应,理由是:______________
(4)利用合适的催化剂使另外的副反应不发生。温度为TK,达到平衡时,总压强为PkPa,反应I消耗乙酸20%,反应II消耗乙酸50%,乙酸体积分数为__________(计算结果保留l位小数,下同);反应II的平衡常数Kp_________(Kp为以分压表示的平衡常数,某物质分压=总压×该物质的体积分数)。
2020-05-03更新 | 229次组卷
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名校
【推荐2】二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1) C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)+C(s)2CO(g)            ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v(CO)=v(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间(min)
浓度(mol·L-1)
01020304050
NO1.000.580.400.400.480.48
N200.210.300.300.360.36

①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=___________,当升高反应温度,该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。
A.加入一定量的活性炭                         B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积                         D.加入合适的催化剂
(4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________;在1100kPa时,NO2的体积分数为___________

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________(计算表达式表示);已知:气体分压(P)=气体总压(P)×体积分数。
2019-06-01更新 | 1244次组卷
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【推荐3】李克强总理在《2018年国务院政府工作报告》中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此,研究烟气的脱硝(除)、脱硫(除)技术有着积极的环保意义。
(1)汽车的排气管上安装“催化转化器”,其反应的热化学方程式为:
时,将等物质的量的充入容积为的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中的物质的量随时间变化如图。

①图中a、b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是___________。(填“a”或“b”)
时,该反应的化学平衡常数___________;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入,则平衡将___________移动。(填“向左”、“向右”或“不”)
时,若改变外界反应条件,导致发生图中所示变化,则改变的条件可能是___________(任答一条即可)。
(2)在催化剂作用下,用还原剂如肼选择性地与反应生成
已知时:I.
II.
①写出肼的电子式:___________
时,肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为___________
③目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理,其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。

为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是___________
(3)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的分别转化为,阳极的电极反应式为___________
2022-05-13更新 | 63次组卷
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